산업용 연결이란, 작업을 수행하기 위해 전원 또는 제어 신호를 전달하는 것을 의미하며, 전달 경로에 있는 모든 구성 요소를 포함하는 말이기도 하다. 일반적인 연결 구성 요소로는 ▲커넥터 ▲터미널 블록 ▲릴레이 ▲모터 스타터를 꼽을 수 있다. 산업용 연결의 가장 기본적인 구성 요소를 살펴보자.
실제 현장에서 일부 기계 또는 부하는 완만한 시동과 최고 속도까지의 부드러운 가속이 필요할 수 있다. 또 부하 요구 외에도 전력 회사 규정에 따라 모터 시동 중에 전원 공급 장치에 부과될 수있는 전류 서지 또는 전압 변동이 제한될 수 있다. 가변속 모터 드라이브는 이러한 소프트 스타트 기능을 제공할 수 있지만, 경우에 따라 이러한 컨트롤이 과도하게 사용될 수 있다. 특히 정격 속도보다 낮은 속도로 모터를 가동하여 얻을 수 있는 에너지 효율 이점이 없을 때 이러한 현상은 더 크게 나타난다.
많은 스타터는 모터 권선에 감소된 전압을 적용한다. 1차 저항, 1차 반응기, 자동 변압기 및 고체 상태. 부품 와인딩 및 와이-델타 스타터는 기술적으로 저전압 스타터가 아니지만 감소 전압 시작을 제공할 수 있다.
다단식 농형 모터의 모터 권선에는 특수 스타터가 필요할 수 있다. 별도 감기 2단 모터의 스타터는 전기적으로나 기계적으로 연동되어 단일 인클로저에 장착되는 2개의 표준 3극 시동 장치로 구성되며, 각 속도에 대해 추가 단위를 사용할 수 있다. 이들은 항상 전기적으로 연동되어 있지만, 두 개 이상의 스타터에 기계적 연동 장치를 제공하는 것은 실용적이지 않을 수 있다.
연속 극 2단 모터 스타터에는 3극 장치와 5극 장치가 필요하다. 특정 모터 권선의 설계는 5극 장치에 의해 고속 또는 저속 연결이 이루어질지 결정하며, 3단 후속 극 모터의 경우 단일 속도 권선에 3극 스타터가 사용된다. 5극 스타터와 2극 3극 스타터는 재 연결 가능한 권선을 처리한다. 4단 후속 극 모터는 2세트의 3극 및 5극 스타터를 필요로 한다.
전류가 비활성 또는 연결되지 않은 권선 내에서 순환하기 때문에 델타 유형 다중 속도 모터에는 다른 전원 회로가 필요하다. 별도의 오픈 델타 와인딩이 있는 2단 모터의 경우 한 쌍의 4극 스타터가 필요하며, 각 속도마다 또 다른 4극 스타터가 요구된다. 따라서 개방 델타 권선이 있는 3단 및 4단 모터는 매우 복잡한 스타터가 전제된다.
특정 감기 정보는 모터 컨트롤을 선택하는데 있어 중요하며, 적절한 제어 선택을 보장하기 위해 토크 특성에 특별한 주의를 기울여야 한다. 일정한 마력의 모터는 동일한 마력의 일정 토크 또는 가변 토크 모터보다 큰 스타터를 필요로 하기 때문이다. 역전 및 저전압 작동은 다중 속도 모터 스타터에 통합될 수 있다.
전력 제어 장비는 모터 제어, 과부하 및 단락 보호 및 절연으로 구성된다. SPS 이전에 이러한 기능은 퓨즈 또는 회로 차단기에 연결된 모터 스타터 (접촉기와 과부하 계전기)에 의해 처리됐으며, 사용, 위치 및 제어의 정교함에 따라 그룹 또는 다중 모터 설치에 세 가지 옵션을 사용할 수 있었다. 첫 번째 선택은 NEMA 등급 스타터로, 이는 스위칭 모터 및 커패시터 뱅크와 같은 다른 종류의 부하에 적합한 특정 크기 분류에 의해 선택됐다. 두 번째는 마력에 의해 평가된 IEC(International Electrotechnical Commission : 유럽 표준) 시동 장치였다. 세 번째 선택은 마력 정격의 명확한 목적의 스타터였다.
퓨즈의 경우, 여섯 가지 이상의 분류(H, J, K, RK, RK-1 및 5)가 가능하다. 단락 보호 장치는 과부하 릴레이 및 컨택터와 함께 보호되어야 하는데, 보호를 보장하기 위해 엔지니어는 사용 가능한 오류 전류, 해당 퓨즈 클래스 및 단일 또는 이중 소자 장치의 필요성을 결정해야 한다.
회로 차단기의 선택에는 열 자기, 자성 전용, 솔리드 스테이트, 전류 제한 및 표준 또는 높은 인터럽트 용량 단위가 포함된다. 열 자기 장치는 원래 코드에 따라 회로 차단기와 모터 사이의 배선을 보호하도록 설계됐지만, 시동시 높은 돌입 전류를 처리하기 위해 대형화돼야 했다. 자성 전용 회로 차단기는 전선이 아닌 모터를 보호하도록 설계된 것으로, 과부하 릴레이 및 접촉기 등급에 따라 더 많은 보호 기능을 제공한다.
솔리드 스테이트 회로 차단기는 경제성을 위해 100마력 이상의 모터에 더 많이 사용된다. 모터 보호에 사용되는 특수 퓨즈에는 듀얼 요소 시간 지연 퓨즈라는 내장 지연 시간이 있는데, 퓨즈 또는 차단기에 대한 단락 보호 기능을 오버 사이즈하는 것이 일반적이다.
자체 보호 스타터에서는 모터의 마력 및 전 부하 전류를 위한 크기가 중요하다. 모터를 시작하기위한 전형적인 쇄도 전류는 정상 운전 전류의 6~8배로, 일부 고효율 모터에는 8~10배의 돌입 전류가 필요하다. SPS 장치는 두 가지 유형의 조정 가능한 보호 기능으로 불필요한 트립을 제거해야 한다.
우선 최대 부하 전류에 대해 조정 가능한 과부하 보호를 해야 하며, 어떤 경우에도 과부하 설정은 실제 최대 부하 전류보다 커서는 안 된다. 다음으로 마그네틱 전용 트립 코일은 최대 부하의 6~12배까지 조정 가능하도록 하여 다양한 돌입 전류를 보상해야 한다.
모터의 크기를 정할 때에는 서비스 팩터 등급을 살펴야 한다. 오늘날 대부분의 모터는 1.15의 서비스 수명을 가지므로 손상없이 정상 운전 전류의 115 %를 무기한으로 처리한다. 서비스 팩터 1.0은 모터가 표기된 실행 전류만 견딜 수 있음을 나타내는데, 이러한 모터는 기존의 클래스 20 과부하 릴레이보다 빠른 속도의 과부하 보호 기능을 필요로 한다.
예를 들어 클래스 10 과부하(전 부하 모터 전류의 6배에서 10초 이내 트립)의 소형 모터는 1.0 또는 1.15 서비스 팩터에서 동작하는데, 5초 이상의 시동 시간을 가진 일부 특수 응용 프로그램은 조기 트립을 유발할 수 있다.
클래스 10 과부하 릴레이는 10초 이내에 트립하여 모터를 보호하는데, 대부분의 모터가 5초 이내에 최대 작동 속도에 도달하기 때문에 계전기가 트립되지 않는다. 또 다른 장점은 과부하를 방지하기 위해 과부하 조정을 밀봉하거나 잠글 수 있다는 점이다.
고려해야 할 또 다른 요소는 절전 또는 위상 손실 중 위상 불균형이다. SPS와 같은 IEC 장치에서 하나의 위상이 떨어지면 다른 위상에서 전류가 57% 증가하는데, 이는 모터를 열 손상으로부터 보호하는 중요한 요소다. 따라서 과부하가 발생하는 속도를 조절하는 차동 바를 통해 모터가 손상될 가능성을 줄여야 한다.
PLC 또는 유사한 제어 장치를 사용하는 복잡한 설치의 경우 스타터가 분로 트립 및 보조 접점과 같은 부속품을 다룰 수 있는지 확인하는 것이 가장 좋다. 특히 현장 업그레이드 및 확장이 예상되는 경우 예비 부품을 사용할 수 있고, 설치된 장치가 부속품을 수용할 수 있는지 확인해야만 한다. 이는 공장에서 설치해야하는 회로 차단기를 추가하는 것보다 현장의 휴즈 스위치에 보조 접점을 추가하는 것이 한층 더 쉽기 때문이다.
SPS 스타터는 NEMA형 스타터 장착에 비해 설치 시간을 33% 단축할 수 있다. 자체 보호 스타터는 DIN 레일 장착으로 퓨즈 및 회로 차단기와 같은 추가 보호 구성 요소의 설치를 제거한다. 또한 여러 모터 스타터 애플리케이션에서 SPS를 사용하면 설치 시간을 80%까지 줄일 수 있다.
